Miért szürke és tiszta kék a felhős égbolt? Akkor miért kék az ég.

Adja hozzá az árát az alaphoz

Egy komment

Miért kék az ég? Egy ilyen egyszerű kérdésre nehéz választ találni. Sok tudós törte az agyát a válasz keresésén. A probléma legjobb megoldását körülbelül 100 évvel ezelőtt egy angol fizikus javasolta Lord John Rayleigh.

A nap vakító fehér fényt bocsát ki. Ez azt jelenti, hogy az égbolt színének azonosnak kell lennie, de még mindig kék. Mi történik a fehér fénnyel a Föld légkörében?

A fehér fény színes sugarak keveréke. A prizma segítségével szivárványt készíthetünk.

A prizma a fehér sugarat színes csíkokra osztja:

■Piros

■narancs

■ Sárga

■ Zöld

■ Kék

■ Kék

■ Lila

Ezek a sugarak egyesülve ismét fehér fényt alkotnak. Feltételezhető, hogy a napfény először színes komponensekre oszlik. Aztán történik valami, és csak kék sugarak érik el a Föld felszínét.

Akkor miért kék az ég?

Több magyarázat is lehetséges. A Földet körülvevő levegő gázok keveréke: nitrogén, oxigén, argon és mások. A légkör vízgőzt és jégkristályokat is tartalmaz. A levegőben por és egyéb apró részecskék szuszpendálnak. A felső légkör ózonréteget tartalmaz. Ez lehet az oka? Egyes tudósok úgy vélték, hogy az ózon és a vízmolekulák elnyelik a vörös sugarakat, és átengedik a kéket. De kiderült, hogy a légkörben egyszerűen nincs elég ózon és víz ahhoz, hogy kékre színezze az eget.

1869-ben egy angol John Tyndall azt javasolta, hogy a por és más részecskék szórják a fényt. A kék fény a legkevésbé szórt, és áthalad az ilyen részecskék rétegein, elérve a Föld felszínét. Laboratóriumában elkészítette a szmog modelljét, és fényes fehér sugárral megvilágította. A szmog mélykék lett. Tyndall úgy döntött, hogy ha a levegő teljesen tiszta, akkor semmi sem szórja szét a fényt, és megcsodálhatjuk a ragyogó fehér eget. Lord Rayleigh is támogatta ezt az ötletet, de nem sokáig. 1899-ben publikálta magyarázatát:

A levegő színezi kékre az eget, nem por vagy füst.

Alapvető elmélet a kék égről

A napsugarak egy része úgy halad át a gázmolekulák között, hogy nem ütközik velük, és változás nélkül éri el a Föld felszínét. Egy másik, a legtöbb gázmolekulák szívják fel. A fotonok elnyelésekor a molekulák gerjesztődnek, azaz energiával töltődnek fel, majd azt ismét fotonok formájában bocsátják ki. Ezek a másodlagos fotonok különböző hullámhosszúak, és bármilyen színűek lehetnek, a vöröstől a liláig. Minden irányba szétszóródnak: a Föld felé, a Nap felé és oldalra. Lord Rayleigh azt javasolta, hogy a kibocsátott sugár színe attól függ, hogy az egyik vagy másik szín kvantumainak túlsúlya van-e a sugárban. Amikor egy gázmolekula ütközik a napsugárzásból származó fotonokkal, nyolc kék kvantum jut egy másodlagos vörös kvantumhoz.

mi az eredmény? Az intenzív kék fény szó szerint minden irányból árad ránk a légkörben lévő gázmolekulák milliárdjaiból. Ez a fény más színű fotonokkal keveredik, így nincs tiszta kék tónusa.

Akkor miért piros a naplemente?

Az ég azonban nem mindig kék. Természetesen felmerül a kérdés: ha egész nap kék eget látunk, miért piros a naplemente? A vörös színt a legkevésbé szórják szét a gázmolekulák. Napnyugtakor a Nap közeledik a horizonthoz, és a napsugár nem függőlegesen, mint nappal, hanem szögben irányul a Föld felszínére.

Ezért az út, amelyet a légkörön áthalad, sokkal nagyobb, mint a nappal, amikor magasan süt a nap. Emiatt a kék-kék spektrum elnyelődik a légkör vastag rétegében, mielőtt elérné a Földet. A vörös-sárga spektrumú hosszabb fényhullámok pedig elérik a Föld felszínét, a naplementére jellemző vörös és sárga színekre festve az eget és a felhőket.

Tudományos magyarázat

Fentebb viszonylag egyszerű nyelven adtuk meg a választ. Az alábbiakban az indoklást idézzük tudományos kifejezésekkel és képletekkel.

Részlet a Wikiből:

Az ég kéknek tűnik, mert a levegő jobban szórja a rövid hullámhosszú fényt, mint a hosszú hullámhosszú fényt. A Rayleigh-szórás intenzitása, amelyet a levegőgáz molekulák számának a fény hullámhosszaihoz hasonló térfogatú ingadozásai okoznak, arányos 1 / λ 4-el, λ a hullámhossz, vagyis a látható spektrum lila része szétszóródik. körülbelül 16-szor intenzívebb, mint a vörös. Mivel a kék fény hullámhossza rövidebb a látható spektrum végén, jobban szétszóródik a légkörben, mint a vörös. Emiatt az égboltnak a Nap irányán kívül eső területe kék színű (de nem lila, mivel a nap spektruma egyenetlen és az ibolya szín intenzitása kisebb, valamint az alacsonyabb a szem ibolyára és inkább kékre érzékenysége, ami nemcsak a retinában lévő kék színkúpokra érzékenyeket, hanem a vörös és zöld sugarakra érzékenyeket is bosszantja).

Alkonyatkor és hajnalban a fény érintőlegesen halad a földfelszín felé, így a fény által bejárt út a légkörben sokkal nagyobb lesz, mint nappal. Emiatt a kék, sőt a zöld fény nagy része a közvetlen napfénytől szóródik, így a nap közvetlen fénye, valamint az általa megvilágított felhők és a horizont közelében lévő égbolt vörösre színeződik.

Valószínűleg a légkör eltérő összetétele esetén, például más bolygókon, az ég színe, beleértve a naplementét is, eltérő lehet. Például a Mars égboltja vöröses rózsaszín.

A szórás és az abszorpció a fő oka annak, hogy a légkör fényintenzitása csökken. A szórás a szóródó részecske átmérőjének és a fény hullámhosszának arányának függvényében változik. Ha ez az arány kisebb, mint 1/10, Rayleigh-szórás lép fel, amelyben a szórási együttható 1/λ 4-gyel arányos. A szóródó részecskék méretének a hullámhosszhoz viszonyított arányának nagyobb értékeinél a szórási törvény a Gustave Mee-egyenlet szerint változik; ha ez az arány 10-nél nagyobb, a geometriai optika törvényei kellő pontossággal alkalmazhatók a gyakorlatban.

HIPOTÉZIS: Munkaterv: Fedezze fel, mi a fény; Vizsgálja meg az átlátszó közeg színének változását a fénysugarak beesési szögéből; Adjon tudományos magyarázatot a megfigyelt jelenségre Az égbolt színének változása a fénysugarak Föld légkörébe való beesési szögével függ össze.

Elméleti rész Mindenki látta, ahogy a kristály szélei, a kis harmatcseppek a szivárvány minden színében csillognak. Mi történik? Végül is a fehér napsugarak átlátszó színtelen testekre esnek. Ezeket a jelenségeket az emberek régóta ismerik. Sokáig azt hitték, hogy a fehér fény a legegyszerűbb, és a létrehozott színek azok speciális tulajdonságok néhány testet.

1865 év. James Maxwell. Megalkotta az elektromágneses hullámok elméletét. Fény az EMV év. Heinrich Hertz felfedezte az EMW létrehozásának és terjesztésének módját.

A fény az elektromágneses hullámok különböző hosszúságú hullámok gyűjteményét képviseli. Látásunkkal az EMW hosszúságainak egy kis intervallumát fényként érzékeljük. Ezek a hullámok együtt fehér fényt adnak nekünk. És ha ebből az intervallumból kiválasztja a hullámok egy részét, akkor azokat fényként érzékeljük valamilyen színnel. Összesen hét alapszín létezik.

A kísérlet menete: A tartályt (akváriumot) feltöltjük vízzel; Adjon hozzá egy kis tejet a vízhez (ezek porszemcsék) Irányítsa felülről a zseblámpa fényét a vízre; Ez az ég színe délben. Módosítsa a fény beesési szögét a vízre 0-ról 90-re. Figyelje meg a színváltozást.

Következtetés: Az égbolt színének változása attól függ, hogy a fénysugarak milyen szögben hatolnak be a Föld légkörébe. Az égbolt színe napközben kékről vörösre változik. És amikor a fény nem lép be a légkörbe, akkor éjszaka leszáll ezen a helyen a Földön. Éjszaka, amikor kedvező az idő, távoli csillagok fénye ér hozzánk, és a Hold visszaverődő fénnyel világít.

Mindannyian megszoktuk, hogy az égbolt színe ingatag jellemző. Köd, felhők, napszak - minden befolyásolja a kupola színét a feje fölött. Napi változása a legtöbb felnőttet nem foglalkoztatja, ami a gyerekekről nem mondható el. Folyamatosan azon töprengenek, hogy fizikailag miért kék az ég, vagy milyen piros a naplemente. Próbáljuk meg megérteni ezeket a nem túl egyszerű kérdéseket.

Ingatag

Érdemes azzal a kérdéssel kezdeni, hogy mi is valójában az ég. Az ókori világban valóban a Földet borító kupolaként tekintették rá. Azt azonban ma már aligha tudja valaki, hogy bármennyire is emelkedik a kíváncsi felfedező, nem érheti el ezt a kupolát. Az égbolt nem dolog, inkább panoráma, amely a bolygó felszínéről nézve megnyílik, egyfajta fényből szőtt látszat. Sőt, ha különböző pontokról figyeli, másképp nézhet ki. Tehát a felhők fölé emelkedőből egészen más kilátás nyílik, mint ilyenkor a földről.

A tiszta égbolt kék, de amint bejönnek a felhők, szürkévé, ólomszínűvé vagy törtfehér színűvé válik. Az éjszakai égbolt fekete, néha vöröses területek láthatók rajta. Ez a város mesterséges világításának tükre. Minden ilyen változás oka a fény és a levegővel és a benne lévő különböző anyagok részecskéivel való kölcsönhatása.

A szín természete

Annak a kérdésnek a megválaszolásához, hogy miért kék az ég a fizika szempontjából, emlékeznie kell arra, hogy mi a szín. Ez egy bizonyos hosszúságú hullám. A Napról a Földre érkező fény fehérnek látszik. Még Newton kísérleteiből is ismert, hogy hét sugárból álló köteg: vörös, narancs, sárga, zöld, világoskék, kék és lila. A színek hullámhosszban különböznek. A vörös-narancssárga spektrum tartalmazza a leglenyűgözőbb hullámokat ebben a paraméterben. a spektrum egyes részeit rövid hullámhossz jellemzi. A fény spektrummá bomlása akkor következik be, amikor különböző anyagok molekuláival ütközik, miközben a hullámok egy része elnyelődik, egy része pedig szétszóródhat.

Az ok kivizsgálása

Sok tudós megpróbálta megmagyarázni, miért kék az ég fizika szempontjából. Minden kutató arra törekedett, hogy felfedezzen egy jelenséget vagy folyamatot, amely úgy szórja szét a fényt a bolygó légkörében, hogy ennek következtében csak a kék jut el hozzánk. A víz volt az első jelölt az ilyen részecskék szerepére. Azt hitték, hogy elnyelik a vörös fényt és áteresztik a kéket, és ennek eredményeként látjuk a kék eget. A későbbi számítások azonban azt mutatták, hogy a légkörben lévő ózon, jégkristályok és vízgőzmolekulák mennyisége nem elegendő ahhoz, hogy az égbolt kék színt kapjon.

Az ok a környezetszennyezés

A kutatás következő szakaszában John Tyndall azt javasolta, hogy a por játssza a kívánt részecskék szerepét. A kék fény a legellenállóbb a szórással szemben, ezért képes átjutni a por és egyéb lebegő részecskék minden rétegén. Tyndall végzett egy kísérletet, amely megerősítette feltételezését. Egy laboratóriumban megalkotta a szmog modelljét, és világos fehér fénnyel világította meg. A szmog kék árnyalatot öltött. A tudós kutatásaiból egyértelmű következtetést vont le: az égbolt színét a porszemcsék határozzák meg, vagyis ha tiszta lenne a Föld levegője, akkor nem kék, hanem fehér égbolt ragyogott az emberek feje fölött.

Lord kutatása

Arra a kérdésre, hogy miért kék az ég (fizika szemszögéből) az utolsó pontot az angol tudós, Lord D. Rayleigh tette fel. Bebizonyította, hogy a nálunk megszokott árnyékban nem por vagy szmog színezi ki a teret a fejünk felett. Magáról a levegőről van szó. A gázmolekulák elnyelik a vörösnek megfelelő legnagyobb és elsősorban a leghosszabb hullámhosszakat. Ebben az esetben a kék szétszóródik. Így magyarázzák ma az égbolt színét, amit tiszta időben látunk.

A figyelmes észreveszi, hogy a tudósok logikája szerint a fej feletti kupola lila legyen, mivel ez a szín a legrövidebb hullámhosszú a látható tartományban. Ez azonban nem hiba: az ibolya aránya a spektrumban jóval kisebb, mint a kéké, az emberi szem pedig érzékenyebb az utóbbira. Valójában a kék, amit látunk, a kék és a lila és néhány más szín keverésének eredménye.

Naplementék és felhők

Ezt mindenki tudja más időben napok láthatók különböző színűég. A tenger vagy tó feletti legszebb naplementékről készült fotók remekül illusztrálják ezt. A vörös és a sárga mindenféle árnyalata világoskékkel és sötétkékkel kombinálva felejthetetlenné varázsol egy ilyen látványt. És ez ugyanazzal a fényszóródással magyarázható. A helyzet az, hogy alkonyatkor és hajnalban a napsugarak sokkal nagyobb utat kell megtenniük a légkörön, mint a nappal magasságában. Ebben az esetben a spektrum kék-zöld részének fénye különböző irányokba szóródik, és a horizontvonalon elhelyezkedő felhők vörös árnyalatúvá válnak.

Ha az eget felhők borítják, a kép teljesen megváltozik. képtelenek leküzdeni a sűrű réteget, és legtöbbjük egyszerűen nem éri el a talajt. A felhőkön átjutott sugarak esővízcseppekkel és felhőkkel találkoznak, amelyek ismét eltorzítják a fényt. Mindezen átalakulások eredményeként fehér fény éri a földet, ha a felhők kicsik, és szürke, amikor az eget lenyűgöző felhők borítják, amelyek ismét elnyelik a sugarak egy részét.

Más mennyország

Kíváncsi vagyok, milyen más bolygók Naprendszer a felszínről nézve egy olyan eget láthatunk, amely nagyon különbözik a földtől. A légkörtől megfosztott űrobjektumokon, napsugarak szabadon elérheti a felszínt. Ennek eredményeként az égbolt itt fekete, minden árnyék nélkül. Ilyen kép a Holdon, a Merkúron és a Plútón látható.

A marsi égbolt vöröses-narancssárga árnyalatú. Ennek oka a porban rejlik, amellyel a bolygó légköre telített. Színezett különböző árnyalatok piros és narancssárga. Amikor a Nap a horizont fölé emelkedik, a marsi égbolt rózsaszínes-vörös színűvé válik, míg a világítótestet közvetlenül körülvevő része kéknek vagy akár lilának tűnik.

A Szaturnusz feletti égbolt ugyanolyan színű, mint a Földön. Az akvamarin égbolt az Uránusz felett húzódik. Az ok a felső bolygókon található metánködben rejlik.

A Vénuszt sűrű felhőréteg rejti el a kutatók szeme elől. Nem engedi, hogy a kék-zöld spektrum sugarai elérjék a bolygó felszínét, ezért az égbolt itt sárga-narancssárga, szürke csíkkal a horizont mentén.

Napközben a fej feletti tér felfedezése nem kisebb csodákat rejt magában, mint a csillagos égbolt felfedezése. A felhőkben és a felhők mögött lezajló folyamatok megértése segít megérteni az átlagember számára meglehetősen ismerős dolgok okát, amelyeket azonban nem mindenki tud azonnal megmagyarázni.

Az öröm látni és megérteni
a természet legszebb ajándéka.
Albert Einstein

A mennyei kék rejtvénye

Miért kék az ég?...

Nincs olyan ember, aki életében legalább egyszer ne gondolt volna rá. A középkori gondolkodók már megpróbálták megmagyarázni az ég színének eredetét. Egyesek azt sugallták, hogy a kék a levegő vagy egyes gázok valódi színe. Mások úgy gondolták, hogy az égbolt valódi színe a fekete – amilyennek látszik éjszaka. Napközben az ég fekete színe fehérrel kombinálódik - a nap sugarai, és kiderül ... kék.

Most talán nem fog találkozni olyan emberrel, aki kék festéket akarva keverné a feketét és a fehéret. És volt idő, amikor a színkeverés törvényei még tisztázatlanok voltak. Mindössze háromszáz éve telepítette őket Newton.

Newton is érdeklődni kezdett a mennyei kék titka iránt. Azzal kezdte, hogy minden korábbi elméletet elutasított.

Először is azzal érvelt, hogy a fehér és a fekete keverékéből soha nem lesz kék. Másodszor, a kék egyáltalán nem a levegő valódi színe. Ha ez így lenne, akkor a Nap és a Hold napnyugtakor nem vörösnek tűnne, mint amilyen valójában, hanem kéknek. A távoli havas hegyek csúcsai így néztek volna ki.

Képzeld el, hogy a levegő színes. Még ha nagyon gyenge is. Ekkor egy vastag réteg színes üvegként fog működni. Ha pedig színezett üvegen keresztül néz, akkor minden tárgy ugyanolyan színű lesz, mint ez az üveg. Miért tűnnek számunkra rózsaszínnek a távoli havas csúcsok, és egyáltalán nem kékek?

Az elődeivel folytatott vitában az igazság Newton oldalán állt. Bebizonyította, hogy a levegő nem színes.

Ennek ellenére nem fejtette meg a kék ég rejtvényét. Megzavarta a szivárvány, a természet egyik legszebb, legköltőibb jelensége. Miért jelenik meg hirtelen, és miért tűnik el ugyanolyan hirtelen? Newton nem tudott megelégedni az uralkodó babonával: a szivárvány felülről jövő jel, jó időt jelez. Minden jelenség anyagi okát igyekezett megtalálni. Megtalálta a szivárvány okát is.

A szivárvány az esőcseppekben lévő fénytörés eredménye. Ezt felismerve Newton ki tudta számítani a szivárványív alakját és megmagyarázta a szivárvány színeinek sorrendjét. Elmélete nem csak a kettős szivárvány megjelenését tudta megmagyarázni, de ez csak három évszázaddal később volt lehetséges egy nagyon összetett elmélet segítségével.

A szivárványelmélet sikere hipnotizálta Newtont. Tévesen azt feltételezte, hogy az égbolt kék színét és a szivárványt ugyanaz az ok okozza. A szivárvány fellángol, amikor a napsugarak áttörnek az esőcseppek rajján. De a kék ég nem csak esőben látszik! Ellenkezőleg, tiszta időben, amikor még csak cseppnyi eső sem esik, kifejezetten kék az ég. Hogy nem vette ezt észre a nagy tudós? Newton úgy gondolta, hogy a legkisebb vízbuborékok, amelyek elmélete szerint a szivárványnak csak a kék részét alkotják, bármilyen időjárás esetén a levegőben lebegnek. De ez egy téveszme volt.

Első megoldás

Majdnem 200 év telt el, és egy másik angol tudós, Rayleigh foglalkozott ezzel a kérdéssel, nem félve attól, hogy a feladat még a nagy Newton erejét is meghaladja.

Rayleigh optikával foglalkozott. Azok pedig, akik életüket a fény tanulmányozásának szentelték, sok időt töltenek a sötétben. Az idegen fény megzavarja a legfinomabb kísérleteket, ezért az optikai labor ablakait szinte mindig fekete, áthatolhatatlan függöny takarja.

Rayleigh órákat töltött komor laboratóriumában egyedül a műszerekből kitörő fénysugarakkal. A sugarak útján úgy keringtek, mint élő porszemcsék. Erősen megvilágítottak, ezért kitűntek a sötét háttér előtt. A tudós talán sokáig gondolkodva követte gördülékeny mozdulataikat, akárcsak az ember a kandallóban a szikrák játékát.

Nem ezek a fénysugarakban táncoló porszemek sugalmazták Rayleigh-t az égbolt színének eredetéről?

Már az ókorban is ismertté vált, hogy a fény egyenes vonalban terjed. Ezt a fontos felfedezést egy primitív ember tehette, megfigyelve, hogy a kunyhó repedésein áttörve a napsugarak a falakra és a padlóra hullanak.

De aligha zavarta a gondolat, hogy miért lát fénysugarakat, oldalról nézve. És itt van min gondolkodni. Végül is a napfény egy sugár a réstől a padlóig. A megfigyelő szeme oldalt helyezkedik el, és ennek ellenére látja ezt a fényt.

Az égre irányított keresőlámpából is látjuk a fényt. Ez azt jelenti, hogy a fény egy része valahogy letér a közvetlen útról, és a szemünkbe kerül.

Mitől téved el? Kiderült, hogy ezek azok a porszemek, amelyekkel tele van a levegő. Szemünkbe bejutnak egy porszem által szétszórt sugarak, amelyek akadályokkal találkozva letérnek az útról és a szétszóródó porszemtől a szemünkig egyenes vonalban terjednek.

– Nem ezek a porszemek színezik kékre az eget? Rayleigh gondolta egy nap. Kiszámolta, és a találgatásból bizonyosság lett. Megtalálta a magyarázatot a kék égre, a vörös hajnalokra és a kék ködre! Természetesen a legkisebb porszemek, amelyek mérete kisebb, mint a fény hullámhossza, szórják a napfényt, és minél több, annál rövidebb a hullámhossza – jelentette be Rayleigh 1871-ben. És mivel a látható napspektrumban az ibolya és a kék sugarak hullámhossza a legrövidebb, ezek szóródnak a legerősebben, kék színt adva az égboltnak.

A nap és a havas csúcsok engedelmeskedtek Rayleigh számításának. Még a tudós elméletét is megerősítették. Rayleigh elmélete szerint napkelte és napnyugtakor, amikor a napfény a levegő legnagyobb vastagságán halad át, az ibolya és a kék sugarak szóródnak a legerősebben. Ugyanakkor letérnek a közvetlen útról, és nem esnek a szemlélő szemébe. A megfigyelő főleg vörös sugarakat lát, amelyek sokkal gyengébbek szóródnak. Ezért napkeltekor és napnyugtakor a nap vörösnek tűnik számunkra. Ugyanezen okból rózsaszínűnek tűnnek a távoli havas hegyek csúcsai is.

A derült égboltra nézve kék-kék sugarakat látunk, amik szétszóródás miatt letérnek az egyenes útról és a szemünkbe hullanak. És a köd, amelyet néha a horizont közelében látunk, szintén kéknek tűnik számunkra.

Bosszantó apróság

Szép magyarázat, nem? Annyira elragadta magát Rayleigh, a tudósokat annyira lenyűgözte az elmélet harmóniája és Rayleigh győzelme Newton felett, hogy egyikük sem vett észre egyetlen egyszerű dolgot. Ennek az apróságnak azonban teljesen meg kellett volna változtatnia az értékelésüket.

Ki tagadná, hogy messze a várostól, ahol sokkal kevesebb a por a levegőben, az ég kék színe különösen tiszta és ragyogó? Ezt nehéz volt megtagadnia magának Rayleigh-nek. Szóval... a porszemcsék nem szórják szét a fényt? Akkor mit?

Ismét felülvizsgálta az összes számítását, és megbizonyosodott arról, hogy az egyenletei helyesek, de ez azt jelenti, hogy a szóródó részecskék valójában nem porszemcsék. Ráadásul a levegőben lévő porrészecskék sokkal nagyobbak, mint a fény hullámhossza, és a számítások meggyőzték Rayleigh-t, hogy nagy felhalmozódásuk nem fokozza az ég kékségét, hanem éppen ellenkezőleg, gyengíti azt. A nagy részecskék fényszórása gyengén függ a hullámhossztól, ezért nem okoz színváltozást.

Ha a fényt nagy részecskék szórják, a szórt és az áteresztett fény is fehér marad, ezért a nagy részecskék megjelenése a levegőben fehéres színt kölcsönöz az égboltnak, és a nagyszámú nagy csepp felhalmozódása okozza. fehér szín felhők és köd. Ezt egy közönséges cigarettán könnyű ellenőrizni. A fúvóka oldaláról kilépő füst mindig fehéresnek tűnik, az égő végéből felszálló füst pedig kékes színű.

A cigaretta égő vége fölé emelkedő legkisebb füstrészecskék kisebbek, mint a fény hullámhossza, és Rayleigh elméletének megfelelően elsősorban ibolyát és kéket szórnak szét. De amikor a dohány vastagságában szűk csatornákon haladnak át, a füstrészecskék összetapadnak (koagulálódnak), és nagyobb csomókká egyesülnek. Sok közülük nagyobb lesz, mint a fény hullámhossza, és nagyjából ugyanúgy szórják szét az összes fényhullámot. Ezért a szájrész oldaláról érkező füst fehéresnek tűnik.

Igen, a porszemcséken alapuló elmélet vitatkozása és védelme hiábavaló volt.

Tehát ismét megjelent a tudósok előtt az ég kék színének rejtélye. De Rayleigh nem adta fel. Ha az ég kék színe minél tisztább és világosabb, annál tisztább a légkör – indokolta –, akkor az égbolt színét nem okozhatja más, mint maga a levegő molekulái. Levegőmolekulák – írta új cikkeiben – – ezek a legkisebb részecskék, amelyek szétszórják a nap fényét!

Rayleigh ezúttal nagyon óvatos volt. Mielőtt bejelentette új ötletét, úgy döntött, hogy teszteli, valahogy összeveti az elméletet a tapasztalatokkal.

Az eset 1906-ban mutatkozott be. Rayleigh-t Abbot amerikai asztrofizikus segítette, aki a Mount Wilson Obszervatóriumban tanulmányozta az ég kék fényét. A Rayleigh-féle szóráselmélet alapján az égbolt ragyogásának fényességmérés eredményeinek feldolgozásával Abbot kiszámította, hogy hány molekula van minden légköbcentiméterben. Grandiózus szám lett! Elég annyit mondanunk, hogy ha ezeket a molekulákat szétosztjuk a földgolyón élő összes ember között, akkor mindenki több mint 10 milliárdot kap ezekből a molekulákból. Röviden, Abbott felfedezte, hogy a levegő minden köbcentiméterében normál hőmérsékleten és légköri nyomáson 27 milliárdszor egymilliárd molekula található.

Meghatározható a molekulák száma egy köbcentiméter gázban különböző utak teljesen eltérő és független jelenségeken alapul. Mindegyik szorosan egybeeső eredményekhez vezet, és egy Loschmidt-számot ad.

Ezt a számot jól ismerik a tudósok, és nemegyszer szolgált mértékként és kontrollként a gázokban előforduló jelenségek magyarázatában.

És most az Abbott által az ég ragyogásának mérésekor kapott szám nagy pontossággal egybeesett Loschmidt számával. De számításaiban Rayleigh szórási elméletét használta. Így egyértelműen bebizonyosodott, hogy az elmélet helyes, a fény molekuláris szórása valóban létezik.

Úgy tűnt, hogy Rayleigh elméletét a kísérlet megbízhatóan megerősítette; minden tudós kifogástalannak tartotta.

Általánosan elismertté vált, és minden optikai tankönyvbe bekerült. Nyugodtan lehetett fellélegezni: végre sikerült magyarázatot találni a jelenségre - olyan ismerős és egyben titokzatos.

Annál meglepőbb, hogy 1907-ben egy ismert tudományos folyóirat oldalain ismét felvetődött a kérdés: miért kék az ég ?!

Vita

Ki merte megkérdőjelezni az általánosan elfogadott Rayleigh-elméletet?

Ironikus módon ez volt Rayleigh egyik lelkes rajongója és csodálója. Talán senki sem becsülte és értette Rayleigh-t olyan jól, nem ismerte annyira a munkáját, nem érdekelte annyira tudományos munkája, mint a fiatal orosz fizikust, Leonyid Mandelstamot.

„Leonyid Isaakovics elméjének természetében” – emlékezett vissza később egy másik szovjet tudós, N.D. akadémikus. Papaleksi – sok közös volt Rayleigh-vel. És nem véletlen, hogy tudományos munkásságuk útjai gyakran párhuzamosan haladtak és többször is keresztezték egymást.

Ezúttal is keresztet tettek az ég színének eredetének kérdésében. Ezt megelőzően Mandelstam elsősorban a rádiótechnikát szerette. Századunk elején ez egy teljesen új tudományterület volt, és kevesen értették meg. Miután A.S. Popov (1895-ben) csak néhány év telt el, és rengeteg munka volt itt. Mandelstam rövid időn belül sok komoly kutatást végzett az elektromágneses oszcillációk területén, a rádiótechnikai eszközök alkalmazásában. 1902-ben védte meg disszertációját, és huszonhárom évesen a Strasbourgi Egyetemen doktorált természetfilozófiából.

A rádióhullámok gerjesztésének kérdéseivel foglalkozó Mandelstam természetesen Rayleigh munkáit tanulmányozta, aki elismert szaktekintély volt az oszcillációs folyamatok tanulmányozásában. A fiatal orvos pedig önkéntelenül is megismerkedett az ég színének problémájával.

De miután megismerkedett az égbolt színének kérdésével, Mandelstam nemcsak a Rayleigh által a fény molekuláris szórásának általánosan elfogadott elméletének tévedését, vagy – ahogy ő maga mondta – „elégtelenségét” mutatta meg, nemcsak azt, hogy az ég kék színének titka, hanem olyan kutatásokat is elindított, amelyek a XX. századi fizika egyik legfontosabb felfedezéséhez vezettek.

Az egész egy levelezési vitával kezdődött az egyik legnagyobb fizikussal, a kvantumelmélet atyjával, M. Planckkel. Amikor Mandelstam megismerkedett Rayleigh elméletével, visszafogottságával és belső paradoxonjaival ragadta meg, ami a fiatal fizikus meglepetésére nem vette észre az öreg, tapasztalt Rayleigh-t. Rayleigh elméletének elégtelensége különösen világosan kiderült, amikor Planck egy másik elméletét elemezte, amely az optikailag homogén átlátszó közegen áthaladó fény gyengülését magyarázza.

Ebben az elméletben azt vették alapul, hogy az anyag azon molekulái, amelyeken a fény áthalad, a másodlagos hullámok forrásai. Planck érvelése szerint ezeknek a másodlagos hullámoknak a létrehozásához az áthaladó hullám energiájának egy részét el kell költeni, ami aztán legyengül. Látjuk, hogy ez az elmélet a molekuláris szórás Rayleigh-elméletén alapul, és annak tekintélyére támaszkodik.

A dolog lényegét úgy érthetjük meg legkönnyebben, ha megvizsgáljuk a víz felszínén lévő hullámokat. Ha egy hullám rögzített vagy lebegő tárgyakkal (cölöpökkel, rönkökkel, csónakokkal stb.) találkozik, akkor ezekről a tárgyakról kis hullámok szóródnak ki minden irányba. Ez nem más, mint szétszóródás. A beeső hullámenergia egy részét a másodlagos hullámok gerjesztésére fordítják, amelyek nagyon hasonlóak az optikában lévő szórt fényhez. Ebben az esetben a kezdeti hullám gyengül - gyengül.

A lebegő tárgyak sokkal rövidebbek lehetnek, mint a haladó víz hullámhossza. Még a kis szemcsék is másodlagos hullámokat okoznak. Természetesen a részecskék méretének csökkenésével az általuk generált másodlagos hullámok gyengülnek, de továbbra is felveszik a főhullám energiáját.

Körülbelül így képzelte el Planck azt a folyamatot, hogy egy gázon áthaladó fényhullám gyengül, de elméletében a szemcsék szerepét a gázmolekulák játszották.

Mandelstamot érdekelte ez a munka.

Mandelstam gondolatmenetét a víz felszínén lévő hullámok példájával is meg lehet magyarázni. Csak alaposabban meg kell fontolnia. Tehát még a víz felszínén lebegő apró szemcsék is másodlagos hullámok forrásai. De mi történik, ha ezeket a szemcséket olyan sűrűn öntik, hogy beborítják a víz teljes felületét? Aztán kiderül, hogy a számos szemcse által keltett egyedi másodlagos hullámok úgy összehajlanak, hogy a hullámok oldalra és hátra futó részeit teljesen kioltják, és a szórás megszűnik. Csak egy hullám fut előre. Előre fog futni, egyáltalán nem gyengül. A szemek teljes tömegének jelenlétének egyetlen eredménye az elsődleges hullám terjedési sebességének enyhe csökkenése lesz. Különösen fontos, hogy mindez ne attól függjön, hogy a szemcsék álló helyzetben vannak, vagy a víz felszínén mozognak. A szemcsék aggregátuma egyszerűen terhelésként hat a víz felszínére, megváltoztatva a felső réteg sűrűségét.

Mandelstam matematikai számítást végzett arra az esetre, amikor a levegőben lévő molekulák száma olyan nagy, hogy még olyan kis területen is, mint egy fényhullám hossza, nagyon sok molekula található. Kiderült, hogy ebben az esetben az egyes kaotikusan mozgó molekulák által gerjesztett másodlagos fényhullámok ugyanúgy összeadódnak, mint a szemcsés példában szereplő hullámok. Ez azt jelenti, hogy ebben az esetben a fényhullám szóródás és csillapítás nélkül, de valamivel kisebb sebességgel terjed. Ez cáfolta Rayleigh elméletét, aki úgy vélte, hogy a szóródó részecskék mozgása minden esetben biztosítja a hullámok szóródását, ezért cáfolta az erre épülő Planck-elméletet.

Tehát a homokot fedezték fel a szóráselmélet alapján. Az egész fenséges épület megrázkódott, és összeomlással fenyegetett.

Véletlen egybeesés

De mi a helyzet a Loschmidt-szám meghatározásával az ég kék fényének méréséből? Végül is a tapasztalat megerősítette a szóródás Rayleigh-elméletét!

"Ez a véletlen véletlennek tekintendő" - írta Mandelstam 1907-ben "On Optically Homogén and Turbid Media" című munkájában.

Mandelstam kimutatta, hogy a molekulák rendezetlen mozgása nem képes homogénné tenni a gázt. Ellenkezőleg, egy valódi gázban mindig ott van a legkisebb ritkulás és kondenzáció, amely a kaotikus hőmozgás eredményeként jön létre. Ők vezetnek a fény szóródásához, mivel megsértik a levegő optikai homogenitását. Ugyanebben a művében Mandelstam ezt írta:

"Ha a közeg optikailag inhomogén, akkor általánosságban elmondható, hogy a beeső fény oldalra szóródik."

Ám mivel a kaotikus mozgás következtében létrejövő inhomogenitások mérete kisebb, mint a fényhullámok hossza, ezért főként a spektrum ibolya és kék részének megfelelő hullámok szóródnak szét. Ez pedig különösen az ég kék színéhez vezet.

Így végre megoldódott a mennyei kék rejtvénye. Az elméleti részt Rayleigh dolgozta ki. A szórók fizikai természetét Mandelstam állapította meg.

Mandelstam nagy érdeme, hogy bebizonyította, hogy a gáz tökéletes homogenitásának feltételezése összeegyeztethetetlen azzal, hogy a fény szétszóródik benne. Rájött, hogy az ég kék színe azt bizonyítja, hogy a gázok homogenitása csak látszólagos. Pontosabban, a gázok csak akkor tűnnek homogénnek, ha durva műszerekkel, például barométerrel, mérleggel vagy más műszerrel vizsgáljuk őket, amelyeket egyidejűleg sok milliárd molekula befolyásol. De a fénysugár összehasonlíthatatlanul kisebb mennyiségű molekulát érzékel, csupán tízezerben mérve. Ez pedig elegendő annak bizonyítására, hogy a gáz sűrűsége folyamatosan kismértékű helyi eltéréseknek van kitéve. Ezért az a közeg, amely a mi "durva" szempontunkból homogén, valójában inhomogén. A "fény szempontjából" felhősnek tűnik, ezért szórja a fényt.

Az anyag tulajdonságaiban a molekulák hőmozgásából eredő véletlenszerű lokális változásokat ma fluktuációnak nevezzük. Miután tisztázta a fény molekuláris szórásának ingadozási eredetét, Mandelstam megnyitotta az utat az anyag tanulmányozásának új módszere előtt - a fluktuációs vagy statisztikai módszer előtt, amelyet később Szmolukhovszkij, Lorentz, Einstein és ő maga fejlesztett ki a fizika új főbb tanszékévé. - statisztikai fizika.

Biztosan csillog az ég!

Így kiderült a kék ég titka. A fényszórás tanulmányozása azonban nem állt meg itt. A levegő sűrűségének szinte észrevehetetlen változásaira figyelve és az égbolt színét a fény fluktuációjával magyarázva Mandelstam kiélezett tudósösztönével ennek a folyamatnak egy új, még finomabb vonását fedezte fel.

Végül is a levegő inhomogenitását a sűrűségének véletlenszerű ingadozása okozza. Ezen véletlenszerű inhomogenitások nagysága, a csomók sűrűsége idővel változik. Ezért – indokolta a tudós – az intenzitásnak is változnia kell az idő múlásával – a szórt fény erejének! Hiszen minél sűrűbbek a molekulák csomói, annál intenzívebb a rájuk szórt fény. És mivel ezek a vérrögök kaotikusan jelennek meg és tűnnek el, az égnek, leegyszerűsítve, vibrálnia kell! Ragyogásának erőssége és színe folyamatosan változzon (de nagyon gyengén)! De észrevett már valaki ilyen villogást? Természetesen nem.

Ez a hatás olyan finom, hogy egyszerű szemmel nem fogod észrevenni.

Egyik tudós sem figyelt meg ilyen változást az égbolt fényében. Mandelstamnak magának nem volt lehetősége elmélete következtetéseit ellenőrizni. A legösszetettebb kísérletek megszervezését eleinte a cári Oroszország szűkös viszonyai, majd a forradalom első éveinek nehézségei, a külföldi beavatkozás és a polgárháború nehezítette.

1925-ben Mandelstam a Moszkvai Egyetem tanszékvezetője lett. Itt találkozott Grigory Samuilovich Landsberg kiváló tudóssal és gyakorlott kísérletezővel. Így mély barátság és közös tudományos érdeklődés fűzi össze a szórt fény gyenge sugaraiban rejlő titkok megrohamozását.

Az egyetem optikai laboratóriumai akkoriban még nagyon műszerszegények voltak. Az egyetemen egyetlen olyan eszköz sem volt, amely érzékelte volna az ég villogását, vagy a beeső és szórt fény frekvenciájának azon kis különbségeit, amelyek az elmélet szerint ennek a villogásnak a következményei.

Ez azonban nem akadályozta meg a kutatókat. Feladták az eget utánzás ötletét a laboratóriumban. Ez csak bonyolítaná az amúgy is finom élményt. Úgy döntöttek, hogy nem a fehér - komplex fény szóródását vizsgálják, hanem egy, szigorúan meghatározott frekvenciájú sugarak szóródását. Ha pontosan ismerik a beeső fény frekvenciáját, sokkal könnyebb lesz megkeresni azokat a közeli frekvenciákat, amelyek a szórás során keletkezhetnek. Ezenkívül az elmélet azt sugallta, hogy a megfigyeléseket szilárd anyagokban könnyebb elvégezni, mivel ezekben a molekulák sokkal közelebb helyezkednek el, mint a gázokban, és minél nagyobb a szórás, annál sűrűbb az anyag.

Megkezdődött a legmegfelelőbb anyagok alapos keresése. Végül a kvarckristályokra esett a választás. Egyszerűen azért, mert a nagy átlátszó kvarckristályok könnyebben hozzáférhetők, mint bármely más.

Az előkészítő kísérletek két évig tartottak, a legtisztább kristálymintákat választották ki, a technikát továbbfejlesztették, és olyan jeleket állapítottak meg, amelyek alapján kétségtelenül meg lehetett különböztetni a kvarcmolekulákon való szórást a véletlenszerű zárványokon, kristályok inhomogenitásától és szennyeződésétől.

Okosság és munka

A spektrális elemzéshez szükséges nagy teljesítményű berendezés hiányában a tudósok zseniális megoldást választottak, aminek az volt a célja, hogy lehetővé tegye a rendelkezésre álló műszerek használatát.

Ennek a munkának a fő nehézsége az volt, hogy a kísérletekhez kapott kristályminták molekuláris szórásából eredő gyenge fényre, kis szennyeződések és egyéb hibái miatt sokkal erősebb fény került. A kutatók úgy döntöttek, hogy kihasználják azt a tényt, hogy a szórt fény, amelyet a kristályhibák és az installáció különböző részeiről származó visszaverődések alkotnak, frekvenciája pontosan egybeesik a beeső fénnyel. Csak a Mandelstam elmélete szerint megváltoztatott frekvenciájú fény érdekelte őket, így a feladat az volt, hogy a molekuláris szórás okozta megváltozott frekvenciájú fényt kiemeljék ennek a sokkal erősebb fénynek a hátterében.

Annak érdekében, hogy a szórt fénynek rendelkezésre álljon egy magnitúdója a regisztrálásra, a tudósok úgy döntöttek, hogy a rendelkezésükre álló legerősebb világítóeszközzel világítják meg a kvarcot: egy higanylámpával.

Tehát a kristályban szórt fénynek két részből kell állnia: a molekuláris szórás miatt megváltozott frekvenciájú gyenge fényből (ennek a résznek a vizsgálata volt a tudósok célja), és egy sokkal erősebb, változatlan frekvenciájú fényből. , külső okok okozták (ez a rész káros volt, megnehezítette a kutatást).

A módszer gondolatát az egyszerűsége vonzza: állandó frekvenciájú fényt kell elnyelni, és csak megváltozott frekvenciájú fényt kell átengedni a spektrális berendezésbe. De a gyakorisági különbségek csak néhány ezred százalékot tettek ki. A világon egyetlen más laboratóriumban sem volt még ilyen közeli frekvenciák elkülönítésére alkalmas szűrő. A kiutat azonban megtalálták.

A szórt fényt higanygőzt tartalmazó edényen vezették át. Ennek eredményeként az összes „káros” fény „beragadt” az edényben, és a „hasznos” fény észrevehető csillapítás nélkül elhaladt. Ebben az esetben a kísérletezők egy már ismert körülményt használtak ki. Az anyag atomja a kvantumfizika szerint csak egészen bizonyos frekvenciájú fényhullámokat képes kibocsátani. Ugyanakkor ez az atom a fény elnyelésére is képes. Ráadásul csak olyan frekvenciájú fényhullámokat, amelyeket ő maga tud kibocsátani.

A higanylámpákban a fényt a higanygőz bocsátja ki, amely a lámpa belsejében fellépő elektromos kisülés hatására világít. Ha ezt a fényt egy higanygőzt is tartalmazó edényen vezetjük át, akkor szinte teljesen elnyelődik. Az fog történni, amit az elmélet jósol: az edényben lévő higanyatomok elnyelik a lámpában lévő higanyatomok által kibocsátott fényt.

Más forrásokból, például neonlámpából származó fény sértetlenül áthalad a higanygőzön. A higanyatomok nem is fognak rá figyelni. A higanylámpa fényének az a része sem fog elnyelődni, amely a kvarcban szóródik a hullámhossz változásával.

Mandelstam és Landsberg ezt a kényelmes körülményt használta ki.

Csodálatos felfedezés

1927-ben megkezdődtek a döntő kísérletek. A tudósok higanylámpa fényével világították meg a kvarckristályt, és feldolgozták az eredményeket. És... meglepődtek.

A kísérlet eredménye váratlan és szokatlan volt. A tudósok egyáltalán nem azt találták, amit vártak, és nem azt, amit az elmélet megjósolt. Egy teljesen új jelenséget fedeztek fel. De melyiket? És ez nem hiba? A szórt fényben nem várt frekvenciákat találtak, hanem sokkal magasabb és alacsonyabb frekvenciákat. A szórt fény spektrumában a frekvenciák egész kombinációja jelent meg, amelyek nem voltak jelen a kvarcra eső fényben. Egyszerűen lehetetlen volt a megjelenésüket a kvarc optikai inhomogenitásával magyarázni.

Megkezdődött az alapos ellenőrzés. A kísérletek hibátlanul lezajlottak. Olyan okosan, tökéletesen és zseniálisan fogant fel, hogy nem lehetett nem csodálni őket.

- Leonyid Isaakovich olykor olyan gyönyörűen, néha zseniálisan oldotta meg a nagyon nehéz technikai problémákat, hogy néha nagyon nehéz technikai problémák merültek fel, hogy önkéntelenül mindannyiunkban felmerült a kérdés: „Miért nem jutott eszembe korábban?” - mondja az egyik alkalmazott.

Különféle kontrollkísérletek következetesen megerősítették, hogy nincs hiba. A szórt fényspektrumról készült fényképeken gyenge és ennek ellenére egészen szembetűnő vonalak maradtak fenn, jelezve, hogy a szórt fényben "extra" frekvenciák vannak.

A tudósok hosszú hónapok óta keresik a magyarázatot erre a jelenségre. Honnan jöttek az „idegen” frekvenciák a szórt fényben?!

És eljött a nap, amikor Mandelstamot egy elképesztő sejtés ütötte meg. Csodálatos felfedezés volt, amely ma a 20. század egyik legfontosabb felfedezésének számít.

De Mandelstam és Landsberg is egyöntetűen arra a döntésre jutott, hogy ezt a felfedezést csak alapos ellenőrzés, a jelenség mélyére való kimerítő behatolás után lehet publikálni. Megkezdődtek az utolsó kísérletek.

A nap segítségével

Február 16-án az indiai tudósok C.N. Raman és K.S. Krishnan táviratot küldött Kalkuttából ennek a magazinnak, amelyben röviden ismertette felfedezését.

Ezekben az években a világ minden tájáról özönlöttek a különféle felfedezésekről szóló levelek a "Priroda" folyóiratba. De nem minden üzenet hivatott arra, hogy izgalmat keltsen a tudósokban. Amikor az indiai tudósok levele megjelent, a fizikusok nagyon izgatottak voltak. Már a jegyzet címe – „A másodlagos sugárzás új típusa” – felkeltette az érdeklődést. Hiszen az optika az egyik legrégebbi tudomány, a XX. században nem gyakran lehetett felfedezni benne ismeretlent.

Elképzelhető, hogy a fizikusok szerte a világon milyen érdeklődéssel várták az új leveleket Kalkuttából.

Érdeklődésüket nagyrészt a felfedezés egyik szerzőjének, Ramannak a személyisége táplálta. Ez egy különös sorsú ember, kiemelkedő életrajza, nagyon hasonlít Einsteinéhez. Einstein fiatalkorában egyszerű gimnáziumi tanár volt, majd a szabadalmi hivatal alkalmazottja. Ebben az időszakban készült el legjelentősebb művei. Raman, a zseniális fizikus, az egyetem elvégzése után is kénytelen volt tíz évig a pénzügyi tanszéken szolgálni, és csak ezután kapott meghívást a Kalkuttai Egyetem tanszékére. Raman hamarosan az Indiai Fizikai Iskola elismert vezetője lett.

Nem sokkal a leírt események előtt Ramant és Krishnant egy érdekes feladat ragadta el. Aztán a szenvedélyek, amelyeket 1923-ban Compton amerikai fizikus felfedezése váltott ki, aki a röntgensugarak anyagon való áthaladását tanulmányozva felfedezte, hogy e sugarak egy része az eredeti irányból szétszóródva megnövelte a hullámhosszát, még nem csillapodott el. Az optika nyelvére lefordítva azt mondhatjuk, hogy a röntgensugarak az anyag molekuláival ütközve megváltoztatták "színüket".

Ez a jelenség könnyen megmagyarázható a kvantumfizika törvényeivel. Ezért Compton felfedezése volt az egyik döntő bizonyítéka a fiatal kvantumelmélet helyességének.

Valami hasonló, de az optikában úgy döntöttünk, hogy megpróbáljuk. indiai tudósok fedezték fel. Fényt akartak átengedni az anyagon, és látni akarták, hogy annak sugarai hogyan fognak szétszóródni az anyag molekuláin, és hogy egyidejűleg változik-e a hullámhosszuk.

Mint látható, akarva-akaratlanul az indiai tudósok ugyanazt a feladatot tűzték ki maguk elé, mint a szovjet tudósok. De a céljaik mások voltak. A Compton-effektus optikai analógiáját Kalkuttában keresték. Moszkvában - kísérleti megerősítése Mandelstam előrejelzésének a fényszóródás frekvenciájának változásáról a fluktuáló inhomogenitások miatt.

Raman és Krishnan nehéz élményben volt részük, mivel a várható hatás rendkívül csekély volt. A kísérlethez nagyon erős fényforrásra volt szükség. Aztán úgy döntöttek, hogy a napot használják, és távcsővel gyűjtik a sugarait.

Lencséjének átmérője tizennyolc centiméter volt. A kutatók az összegyűjtött fényt egy prizmán keresztül juttatták el az edényekbe, amelyekbe folyadékokat és gázokat helyeztek, gondosan megtisztítva a portól és egyéb szennyeződésektől.

De reménytelen volt a szórt fény várható kis megnyúlását kimutatni fehér napfény segítségével, amely szinte minden lehetséges hullámhosszt tartalmaz. Ezért a tudósok úgy döntöttek, hogy fényszűrőket használnak. Kék-lila szűrőt helyeztek a lencse elé, és egy sárga-zöld szűrőn keresztül figyelték meg a szórt fényt. Joggal döntöttek úgy, hogy amit az első szűrő kihagyott, az megragad a másodikban. Hiszen a sárga-zöld szűrő elnyeli az első szűrő által továbbított kék-lila sugarakat. És mindkettőnek egymás után kell elnyelnie a beeső fényt. Ha bármilyen sugár a megfigyelő szemébe kerül, akkor biztosan kijelenthetjük, hogy nem a beeső fényben voltak, hanem a vizsgált anyagban születtek.

Kolumbusz

Valójában a szórt fényben Raman és Krishnan a második szűrőn áthaladó sugarakat talált. Extra frekvenciákat rögzítettek. Elvileg ez lehet az optikai Compton-effektus. Azaz, amikor az anyag molekulái szétszórják az edényekben, a kék-lila fény megváltoztathatja a színét és sárgászöld színűvé válhat. De ezt még bizonyítani kellett. Más okok is okozhatják a sárga-zöld fény megjelenését. Például lumineszcencia eredményeként jelenhet meg - gyenge fény, amely gyakran előfordul folyadékokban és szilárd anyagokban fény, hő és egyéb okok hatására. Nyilvánvalóan egy dolog volt – ez a fény újjászületett, nem volt benne a beeső fényben.

A tudósok megismételték kísérletüket hat különböző folyadékkal és kétféle gőzzel. Ügyeltek arra, hogy itt se a lumineszcencia, se más okok ne játszanak szerepet.

Az a tény, hogy a látható fény hullámhossza megnőtt, amikor szétszóródott az anyagban, Raman és Krishnan megállapította. Úgy tűnt, a keresésüket siker koronázta. Optikai analógiát találtak a Compton-effektussal.

De ahhoz, hogy a kísérletek kész formát kapjanak, és a következtetések kellően meggyőzőek legyenek, még egy részt kellett elvégezni. Nem volt elég észlelni a hullámhossz változását. Mérni kellett ennek a változásnak a nagyságát. Az első egy fényszűrő elkészítésében segített. Tehetetlen volt megtenni a másodikat. Itt a tudósoknak szükségük volt egy spektroszkópra - egy olyan eszközre, amely képes mérni a vizsgált fény hullámhosszát.

És a kutatók elkezdték a második részt, nem kevésbé nehéz és gondos. De az elvárásaiknak is megfelelt. Az eredmények ismét megerősítették a munka első részének következtetéseit. A hullámhossz azonban váratlanul hosszúnak bizonyult. Sokkal több a vártnál. A kutatók ettől nem jöttek zavarba.

Hogy ne emlékezzünk itt Kolumbuszra? Igyekezett tengeri utat találni Indiába, és a szárazföldet látva nem kételkedett abban, hogy célját elérte. Vajon volt oka kételkedni abban, hogy bízik a Vörösbőrök látványában és az Újvilág ismeretlen természetében?

Raman és Krishnan, akik a Compton-effektust látható fényben akarták észlelni, nem gondolták-e, hogy a folyadékokon és gázaikon áthaladó fény vizsgálatával találták meg? Kételkedtek, amikor a mérések váratlanul nagyobb változást mutattak a szórt sugarak hullámhosszában? Milyen következtetést vontak le a felfedezésükből?

Indiai tudósok szerint megtalálták, amit kerestek. 1928. március 23-án egy távirat érkezett Londonba "A Compton-effektus optikai analógiája" című cikkel. A tudósok ezt írták: "Így a Compton-effektus optikai analógiája nyilvánvaló, kivéve, hogy a hullámhossz sokkal nagyobb változásával van dolgunk..." Megjegyzés: "sokkal nagyobb..."

Atomok tánca

Raman és Krishnan munkásságát vastapssal üdvözölték a tudósok. Mindenki joggal csodálta kísérletező művészetüket. Ezért a felfedezésért Raman 1930-ban Nobel-díjat kapott.

Az indiai tudósok leveléhez csatolták a spektrum fényképét, amelyen a vonalak elfoglalták a helyüket, a beeső fény frekvenciáját és az anyag molekulái által szórt fényt ábrázolva. Ez a fénykép Raman és Krishnan szerint világosabban illusztrálta felfedezésüket.

Amikor Mandelstam és Landsberg megnézte ezt a fényképet, szinte pontos másolatát látták az általuk készített fényképnek! De amikor megismerkedtek a magyarázatával, azonnal rájöttek, hogy Raman és Krishnan tévedtek.

Nem, nem a Compton-effektust fedezték fel indiai tudósok, hanem egy teljesen más jelenséget, ugyanazt, amelyet a szovjet tudósok évek óta tanulmányoznak ...

Miközben az indiai tudósok felfedezése okozta izgalom egyre nőtt, Mandelstam és Landsberg a kontrollkísérleteket fejezte be, összegezve az utolsó döntő eredményeket.

1928. május 6-án pedig elküldtek egy cikket nyomtatásra. A cikkhez csatolták a spektrum fényképét.

A probléma történetét röviden felvázolva a kutatók részletesen értelmezték az általuk felfedezett jelenséget.

Tehát mi volt ez a jelenség, amely sok tudóst szenvedett és törte a fejét?

Mandelstam mély intuíciója és tiszta analitikus elméje azonnal arra késztette a tudóst, hogy a szórt fény frekvenciájában észlelt változásokat nem okozhatják azok az intermolekuláris erők, amelyek kiegyenlítik a levegő sűrűségének véletlenszerű ismétlődéseit. A tudós számára világossá vált, hogy az ok kétségtelenül magukban az anyag molekuláiban rejlik, hogy a jelenséget a molekulát alkotó atomok intramolekuláris rezgései okozzák.

Az ilyen ingadozások sokkal nagyobb gyakorisággal fordulnak elő, mint azok, amelyek a közegben véletlenszerű inhomogenitások kialakulását és reszorpcióját kísérik. A molekulákban lévő atomok rezgései befolyásolják a szórt fényt. Az atomok úgymond megjelölik, nyomukat hagyják rajta, további frekvenciákkal titkosítják.

A legszebb találgatás volt, az emberi gondolkodás merész behatolása egy kis természeti erőd – egy molekula – kordonján túl. És ez az intelligencia hozta a legértékesebb információkat belső szerkezetéről.

Kéz a kézben

Tehát, amikor megpróbáltuk kimutatni a szórt fény frekvenciájában az intermolekuláris erők által okozott kis változást, nagyobb frekvenciaváltozást találtunk, amelyet az intramolekuláris erők okoznak.

Így az új jelenség magyarázatához, amely a „fény Raman-szórása” nevet kapta, elegendő volt a Mandelstam által megalkotott molekuláris szórási elméletet kiegészíteni a molekulákon belüli atomok rezgésének hatásával kapcsolatos adatokkal. Az új jelenséget Mandelstam ötletének kidolgozása eredményeként fedezték fel, amelyet még 1918-ban fogalmazott meg.

Igen, nem ok nélkül, ahogy S. I. akadémikus. Vavilov: „A természet Leonyid Isaakovicsot teljesen szokatlan, átlátszó, finom elmével ruházta fel, amely azonnal észrevette és megértette a fő dolgot, amely mellett a többség közömbösen elhaladt. Így érthető meg a fényszórás fluktuációs lényege, és megjelent a fényszórás során a spektrum megváltoztatásának ötlete, ami a Raman-szórás felfedezésének alapja lett."

A későbbiekben ennek a felfedezésnek óriási haszna származott, értékes gyakorlati alkalmazásokat kapott.

Felfedezése pillanatában ez csak a tudomány legértékesebb hozzájárulásának tűnt.

Mi a helyzet Ramannal és Krishnannal? Hogyan reagáltak a szovjet tudósok felfedezésére, és a sajátjukra is? Megértették, amit felfedeztek?

Ezekre a kérdésekre a választ Raman és Krishnan következő levele tartalmazza, amelyet 9 nappal a szovjet tudósok cikkének megjelenése után küldtek el a sajtónak. Igen, megértették – a jelenség, amit megfigyeltek, nem a Compton-effektus volt. Ez a Raman-fényszóródás.

Raman és Krishnan leveleinek, valamint Mandelstam és Landsberg cikkeinek megjelenése után a tudósok számára világszerte világossá vált, hogy Moszkvában és Kalkuttában ugyanazt a jelenséget egymástól függetlenül és gyakorlatilag egyidejűleg készítették és tanulmányozták. De a moszkvai fizikusok kvarckristályokban, az indiai fizikusok pedig folyadékokban és gázokban tanulmányozták.

És ez a párhuzamosság természetesen nem volt véletlen. A probléma sürgősségéről, nagy tudományos jelentőségéről beszél. Nem meglepő, hogy az eredményeket, amelyek közel állnak Mandelstam és Raman 1928. április végi következtetéseihez, Rocard és Kaban francia tudósok egymástól függetlenül szerezték meg. Egy idő után a tudósok emlékeztek arra, hogy 1923-ban a cseh fizikus, Smekal elméletileg megjósolta ugyanezt a jelenséget. Smekal munkássága nyomán jelentek meg Kramers, Heisenberg, Schrödinger elméleti tanulmányai.

Úgy tűnik, csak a tudományos információk hiánya magyarázhatja azt a tényt, hogy sok országban a tudósok dolgoztak ugyanazon probléma megoldásán, anélkül, hogy tudtak volna róla.

Harminchét évvel később

A Raman-kutatások nemcsak azt fedezték fel új fejezet a fény tudományában. Ugyanakkor erőteljes fegyvereket adtak a technikának. Az iparnak nagyszerű módja van egy anyag tulajdonságainak tanulmányozására.

Hiszen a Raman-fényszórás frekvenciái olyan lenyomatok, amelyeket a fényt szóró közeg molekulái helyeznek a fényre. És különböző anyagokban ezek a nyomatok nem egyformák. Ez adta Mandelstam akadémikusnak a jogot, hogy a fény Raman-szórást "a molekulák nyelvének" nevezze. Azok számára, akik el tudják olvasni a molekulák nyomait a fénysugarakon, meghatározzák a szórt fény összetételét, a molekulák ezen a nyelven mesélnek szerkezetük titkairól.

A kombinációs spektrum fényképének negatívján nincs más, mint különböző feketeségű vonalak. De ebből a fényképből a szakember kiszámítja az intramolekuláris rezgések frekvenciáját, amely a szórt fényben jelent meg, miután áthaladt az anyagon. A kép a molekulák belső életének számos, eddig ismeretlen aspektusáról fog mesélni: szerkezetükről, az atomokat molekulákká kötő erőkről, az atomok egymáshoz viszonyított mozgásáról. Azáltal, hogy megtanulták a Raman-spektrogramok dekódolását, a fizikusok megtanultak megérteni egyfajta „fénynyelvet”, amellyel a molekulák mesélnek magukról. Az új felfedezés tehát lehetővé tette a molekulák belső szerkezetébe való mélyebb behatolást.

Ma a fizikusok Raman-szórást használnak a folyadékok, kristályok és üveges anyagok szerkezetének tanulmányozására. A vegyészek ezt a módszert használják különféle vegyületek szerkezetének meghatározására.

Az anyag tanulmányozására szolgáló módszereket a fény Raman-szórás jelenségének felhasználásával a P.N. laboratóriumának munkatársai dolgozták ki. Lebegyev a Szovjetunió Tudományos Akadémiájának munkatársa, Landsberg akadémikus vezetésével.

Ezek a módszerek lehetővé teszik, hogy egy gyári laboratóriumban gyorsan és pontosan végezzünk mennyiségi és minőségi elemzéseket repülőgépbenzinek, repedt termékek, finomított kőolajtermékek és sok más összetett szerves folyadék esetében. Ehhez elég a vizsgált anyagot megvilágítani, és spektrográffal meghatározni az általa szórt fény összetételét. Nagyon egyszerűnek tűnik. Mielőtt azonban ez a módszer igazán kényelmesnek és gyorsnak bizonyult, a tudósoknak sokat kellett dolgozniuk a pontos, érzékeny berendezések létrehozásán. És ezért.

A vizsgált anyagba jutó teljes fényenergia-mennyiségnek csak jelentéktelen része - mintegy tízmilliárd része - esik a szórt fényre. A Raman-szórás pedig ritkán teszi ki ennek az értéknek akár két-három százalékát is. Valószínűleg ezért maradt sokáig észrevétlen maga a Raman-szórás. És nem meglepő, hogy az első Raman-fotók elkészítéséhez több tízórás expozícióra volt szükség.

A hazánkban kifejlesztett modern berendezések lehetővé teszik a tiszta anyagok kombinációs spektrumának előállítását néhány percen, sőt néha másodpercen belül! Még olyan összetett keverékek elemzéséhez is, amelyekben az egyes anyagok több százalékos mennyiségben vannak jelen, általában elegendő egy óránál nem hosszabb expozíció.

Harminchét év telt el azóta, hogy Mandelstam és Landsberg, Raman és Krishnan felfedezte, megfejtette és megértette a fotográfiai lemezekre rögzített molekulák nyelvét. Azóta világszerte kitartó munka folyik a molekulák nyelve "szótárának" összeállításán, amit az optika a Raman-szórási frekvenciák katalógusának nevez. Egy ilyen katalógus összeállítása nagymértékben megkönnyíti a spektrogramok értelmezését, és a fény Raman-szórása még teljesebben a tudomány és az ipar szolgálatába áll.

Az égbolt színe különböző időjárási körülmények között eltérő, fehérestől intenzív kékig változik. Az ég színe mögött meghúzódó elméletet Rayleigh dolgozta ki.

Ezen elmélet szerint az égbolt színe azzal magyarázható, hogy a légmolekulákról és a legkisebb porszemcsékről többször visszaverődő napsugarak szétszóródnak a légkörben. A különböző hosszúságú fényhullámokat a molekulák eltérően szórják: a levegőmolekulák főként a látható napspektrum rövid hullámhosszú részét, i. kék, kék és lila sugarak, és mivel a spektrum lila részének intenzitása kicsi a kék és kék részekhez képest, az ég kéknek vagy kéknek tűnik.

Az égbolt jelentős fényességét az magyarázza, hogy a Föld légköre jelentős vastagságú, és a fényt hatalmas számú molekula szórja szét.

Nagy magasságban, például űrhajóról történő megfigyeléskor a megfigyelő feje fölött a légkör ritkított rétegei vannak, amelyekben kisebb számú molekula szórja szét a fényt, és ennek következtében az égbolt fényessége csökken. Az égbolt sötétebbnek tűnik, színe a magasság növekedésével változik. Az égbolt sötétebbnek tűnik, színe a magasság növekedésével sötétkékről sötétlilára változik. Nyilvánvaló, hogy még nagyobb magasságokban és a légkörön túl az égbolt feketének tűnik a megfigyelő számára.

Ha a levegő tartalmaz nagyszámú viszonylag nagy részecskék, ezek a részecskék hosszabb fényhullámokat is szórnak. Ebben az esetben az égbolt fehéressé válik. A felhőket alkotó nagy vízcseppek vagy vízkristályok megközelítőleg egyformán szórják szét az összes spektrális színt, ezért a felhős égbolt halványszürke színű.

Ezt megerősítik az elvégzett megfigyelések, amelyek során megfigyelték a meteorológiai viszonyokat és az égbolt megfelelő színét Novokuznyeck városa felett.

Az égbolt színének jellegzetes árnyalatai november 28-29-én az ipari kibocsátások jelenlétének köszönhetőek, amelyek a hőmérséklet csökkenésével és a szél hiányával a levegőben koncentrálódnak.

Az égbolt színét a földfelszín természete és színe, valamint a légkör sűrűsége is befolyásolja.

A légkör sűrűségének a magassággal való csökkenésének exponenciális törvénye.

A barometrikus képlet általánosságban írja le a légkör sűrűségének csökkenését a magassággal; nem veszi figyelembe a szelet, a konvekciós áramokat, a hőmérséklet változásait. Ezenkívül a magasság nem lehet túl nagy ahhoz, hogy figyelmen kívül hagyjuk a g gyorsulás magasságtól való függését.

A barometrikus képlet Ludwig Boltzmann osztrák fizikus nevéhez fűződik. De az első jelek a levegősűrűség magassági csökkenésének exponenciális természetére valójában Newtonnak a légkörben történő fénytörésről szóló tanulmányaiban szerepeltek, és egy frissített fénytörési táblázat összeállításához használták őket.

A bemutatott grafikonok azt mutatják, hogy a csillagászati ​​fénytörés tanulmányozása során hogyan finomodtak a légkör törésmutatójának magassággal való változásának általános természetéről szóló elképzelések.

• megfelel Kepler elméletének
• Newton eredeti töréselmélete
• finomított newtoni és modern elmélet a fénytörésről a légkörben

Fénytörés a légkörben

Az atmoszféra optikailag inhomogén közeg, ezért a fénysugár pályája a légkörben mindig kissé görbe vonalú. A fénysugarak meghajlását, amikor áthaladnak a légkörön, a fény megtörésének nevezzük a légkörben.

Különbséget kell tenni a csillagászati ​​és a földi fénytörés között. Az első esetben az égitestekből a földi megfigyelőhöz érkező fénysugarak görbületét veszik figyelembe. A második esetben a földi objektumokból a megfigyelőhöz érkező fénysugarak görbületét vesszük figyelembe. Mindkét esetben a fénysugarak görbülete miatt a szemlélő rossz irányba láthatja a tárgyat, ami megfelel a valóságnak; az objektum torznak tűnhet. Lehetőség van egy objektum megfigyelésére akkor is, ha az valójában a horizont mögött található. Így a fénytörés a földi légkörben egyfajta vizuális illúzióhoz vezethet.

Tegyük fel, hogy a légkör optikailag egyenletes, azonos vastagságú vízszintes rétegekből áll; a törésmutató hirtelen változik egyik rétegről a másikra, fokozatosan növekszik a felső rétegektől az alsó rétegek felé. Egy ilyen tisztán spekulatív helyzet látható.

A valóságban a légkör sűrűsége és így törésmutatója nem ugrásszerűen, hanem folyamatosan változik a magassággal. Ezért a fénysugár pályája nem szaggatott vonal, hanem görbe vonal.

Tegyük fel, hogy az ábrán látható sugár valamelyik égi objektumról jut el a megfigyelőhöz. Ha a légkörben nem törne meg a fény, akkor ez az objektum ά szögben lenne látható a megfigyelő számára. A fénytörés miatt a megfigyelő nem ά, hanem φ szögben látja a tárgyat. φ ά óta úgy tűnik, hogy az objektum magasabban van a horizont felett, mint amilyen valójában. Más szóval, az objektum megfigyelt zenittávolsága kisebb, mint a tényleges zenittávolság. A Ώ = ά - φ különbséget törésszögnek nevezzük.

A jelenlegi adatok szerint a maximális törésszög 35 hüvelyk.

Amikor egy megfigyelő a naplementét nézi, és azt látja, hogy a csillag alsó széle hogyan érintette meg a horizontot, valójában Ebben a pillanatban ez a széle már 35 "a horizont alatt van. Érdekes, hogy a napkorong felső szélét a fénytörés gyengébb - csak 29" - emeli. Ezért a lenyugvó nap függőlegesen kissé ellapultnak tűnik.

Csodálatos naplementében

A fénytörés mérlegelésekor a levegősűrűség magassággal való szisztematikus változása mellett számos további tényezőt is figyelembe kell venni, amelyek közül sok meglehetősen véletlenszerű. A konvekciós áramok és a szél hatásáról beszélünk a levegő törésmutatójára, a levegő hőmérsékletére a légkör különböző pontjain a földfelszín különböző részein.

A megfigyelt naplementék eredetiségéhez a légkör állapotának sajátosságai és mindenekelőtt az atmoszféra felmelegedésének sajátosságai az alsó rétegeiben a földfelszín különböző részein vezetnek.

Vaksáv. Néha úgy tűnik, hogy a Nap nem a horizont mögé húzódik, hanem valami láthatatlan vonal mögé a horizont felett. Ez a jelenség felhősödés hiányában figyelhető meg a horizonton. Ha ilyenkor felmászunk a domb tetejére, még furcsább képet láthatunk: most a Nap lenyugszik a horizonton túlra, ugyanakkor úgy tűnik, hogy a napkorongot egy vízszintes „vakcsík” metszi el. melynek helyzete a horizontvonalhoz képest változatlan marad. Ezek a szokatlan naplementék a szemtanúk szerint különböző földrajzi területeken láthatók, például Bolsoj Kamen faluban a Primorszkij területen és Szocsi városában a krasznodari területen.

Ilyen kép akkor figyelhető meg, ha maga a Föld közelében lévő levegő hidegnek bizonyul, és felette egy viszonylag meleg levegőréteg található. Ebben az esetben a levegő törésmutatója a magassággal megközelítőleg a grafikonon látható módon változik; az alsó hideglevegő-rétegről a felette fekvő melegre való átmenet a törésmutató meglehetősen éles csökkenéséhez vezethet. Az egyszerűség kedvéért feltételezzük, hogy ez a csökkenés egy ugrásban következik be, és ezért a hideg és a meleg réteg között van egy világos határfelület, amely a Föld felszíne felett egy bizonyos h1 magasságban helyezkedik el. Az ábrán nx jelöli a levegő törésmutatóját a hideg rétegben, és nт - a meleg rétegben a hideg réteg határához közel.

A levegő törésmutatója nagyon kevéssé különbözik az egységtől, ezért a nagyobb áttekinthetőség érdekében ezen az ábrán nem magának a törésmutatónak az értékeit ábrázoljuk a függőleges tengely mentén, hanem az egységhez képesti többletét, azaz. különbség n-1.

A 4b) ábrán látható törésmutató változásának képét használtuk a sugarak útjának ábrázolására az 5. ábrán, amely a földgömb felszínének egy részét és a szomszédos hideg levegőréteget mutatja hο vastagsággal. .

Ha fokozatosan növeli a φ-t, nullától kezdve, az α2 szög is növekedni fog. Tegyük fel, hogy valamely φ = φ´ értéknél az α2 szög egyenlő lesz a hideg és meleg réteg határán a teljes belső visszaverődésnek megfelelő αο határszöggel; ebben az esetben sin α1 = 1. Az αο szög az 5. ábra BA nyalábjának felel meg; β = 90˚ - φ´ szöget zár be a vízszintessel. A megfigyelő nem lesz kitéve olyan sugaraknak, amelyek olyan pontokon lépnek be a hideg rétegbe, amelyeknek a horizont feletti szögmagassága kisebb, mint a B pont szögmagassága, azaz. kisebb, mint a β szög. Így a vakcsík magyarázatot kap.

Zöld sugár. A zöld sugár egy nagyon látványos zöld fény villanása, amelyet néha napnyugtakor és napkeltekor figyelnek meg. A járvány időtartama mindössze 1-2 másodperc. A jelenség a következő: ha a Nap tiszta égbolton nyugszik, akkor a levegő kellő átlátszósága mellett néha megfigyelhető, hogy a Nap utolsó látható pontja miként változtatja gyorsan a színét halványsárgáról vagy narancsvörösről fényesre. zöld. Napkeltekor ugyanez a jelenség figyelhető meg, de a színváltakozás fordított sorrendjében.

A zöld sugár megjelenése azzal magyarázható, hogy figyelembe vesszük a törésmutató változását a fény frekvenciájával.

Jellemzően a törésmutató növekvő gyakorisággal emelkedik. A nagyobb törési frekvenciájú nyalábok erősebbek. Ez azt jelenti, hogy a kék-zöld sugarak erősebben törnek, mint a vörös sugarak.

Tegyük fel, hogy van fénytörés a légkörben, de nincs fényszóródás. Ebben az esetben a napkorong horizont közelében lévő felső és alsó szélét a szivárvány színeire kellene színezni. Tegyük fel, hogy csak két szín van a napfény spektrumában – zöld és piros; Ebben az esetben a "fehér" napelemkorongot egymásra helyezett zöld és piros korongoknak tekinthetjük. A fénytörés a légkörben a zöld korongot nagyobb mértékben emeli a horizont fölé, mint a vöröset. Ezért a megfigyelőnek látnia kellett volna a lenyugvó napot, ahogy az ábra mutatja. 6a). A napkorong felső széle zöld, az alsó széle piros lenne; színkeveredés figyelhető meg a korong központi részén, azaz. fehér lenne megfigyelhető.

A valóságban azonban nem lehet figyelmen kívül hagyni a fény szóródását a légkörben. Ez oda vezet, hogy a Napból érkező fénysugárból a nagyobb frekvenciájú sugarakat hatékonyabban távolítják el. Így a zöld szegély a lemez tetején nem lesz látható, és az egész lemez nem fehérnek, hanem vörösesnek tűnik. Ha azonban szinte a teljes napkorong túllépett a horizonton, csak a felső széle maradt meg, és az idő tiszta, nyugodt, a levegő tiszta, akkor ebben az esetben a megfigyelő a Nap élénkzöld peremét láthatja végig. élénkzöld sugarak szórásával